Air Cooled Chiller vs Water Cooled Chiller ต่างกันอย่างไร? เปรียบเทียบเชิงวิศวกรรม พร้อมตัวอย่างการคำนวณค่าไฟและการเลือกใช้งาน
บทนำ
ระบบชิลเลอร์ (Chiller System) เป็นหัวใจสำคัญของระบบปรับอากาศขนาดใหญ่ ระบบทำความเย็นในโรงงานอุตสาหกรรม ห้องเย็น โรงแรม โรงพยาบาล ศูนย์ข้อมูล (Data Center) และกระบวนการผลิตที่ต้องการควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ
ปัจจุบันชิลเลอร์แบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก ได้แก่
- Air Cooled Chiller
- Water Cooled Chiller
แม้ว่าทั้งสองระบบจะมีหน้าที่ผลิตน้ำเย็น (Chilled Water) เหมือนกัน แต่มีความแตกต่างอย่างมากในด้านประสิทธิภาพพลังงาน ค่าใช้จ่ายเริ่มต้น ค่าใช้จ่ายระยะยาว และการบำรุงรักษา
บทความนี้จะอธิบายเชิงวิศวกรรม พร้อมตัวอย่างตัวเลขจริง เพื่อช่วยให้เจ้าของโรงงาน วิศวกร และผู้รับเหมาตัดสินใจได้อย่างถูกต้อง
Chiller คืออะไร
ชิลเลอร์คือเครื่องผลิตน้ำเย็นที่ใช้วงจรสารทำความเย็น (Refrigeration Cycle) ในการดึงความร้อนออกจากน้ำ
น้ำเย็นที่ได้จะถูกส่งไปยัง
- AHU
- FCU
- Process Cooling
- เครื่องจักรอุตสาหกรรม
- ห้องคลีนรูม
- ห้อง Server
อุณหภูมิน้ำเย็นมาตรฐานทั่วไป
- น้ำออก (Supply) 7°C
- น้ำกลับ (Return) 12°C
ΔT = 5°C
หลักการทำงานของ Chiller
ชิลเลอร์ทุกชนิดประกอบด้วย
1. Evaporator ดูดซับความร้อนจากน้ำเย็น
2. Compressor อัดสารทำความเย็นให้มีแรงดันสูง
3. Condenser ระบายความร้อนออกจากระบบ
4. Expansion Valve ลดแรงดันสารทำความเย็น
Air Cooled Chiller คืออะไร
Air Cooled Chiller ใช้พัดลมระบายความร้อนผ่านคอยล์คอนเดนเซอร์
ความร้อนถูกปล่อยออกสู่อากาศโดยตรง
จึงไม่จำเป็นต้องมี
- Cooling Tower
- Condenser Pump
- Water Treatment
Water Cooled Chiller คืออะไร
Water Cooled Chiller ใช้น้ำเป็นตัวกลางระบายความร้อน
ความร้อนจากคอนเดนเซอร์จะถูกส่งไปยัง Cooling Tower
Cooling Tower จะระบายความร้อนออกสู่บรรยากาศ
ระบบจะประกอบด้วย
- Chiller
- Cooling Tower
- Condenser Water Pump
- Chilled Water Pump
- Expansion Tank
เปรียบเทียบประสิทธิภาพ COP
COP (Coefficient of Performance)
COP = Cooling Capacity ÷ Power Consumption
ตัวอย่าง
Air Cooled Chiller
100 TR กำลังไฟประมาณ 105 kW
COP = 351.7 ÷ 105 = 3.35
Water Cooled Chiller
100 TR กำลังไฟประมาณ 70 kW
COP = 351.7 ÷ 70 = 5.02
Water Cooled ประหยัดไฟกว่า ประมาณ 30-40%
เปรียบเทียบค่าไฟฟ้าจริง
โหลดความเย็น 100 TR
ทำงาน 24 ชั่วโมง
30 วัน ค่าไฟ 4.20 บาท/หน่วย
Air Cooled Chiller
105 kW พลังงานต่อเดือน
105 × 24 × 30 = 75,600 kWh
ค่าไฟ 75,600 × 4.2 = 317,520 บาท/เดือน
Water Cooled Chiller
70 kW พลังงานต่อเดือน 70 × 24 × 30 = 50,400 kWh
ค่าไฟ 50,400 × 4.2 = 211,680 บาท/เดือน
ประหยัด 317,520 – 211,680 = 105,840 บาท/เดือน
หรือ 1,270,080 บาท/ปี
เปรียบเทียบต้นทุนติดตั้ง
ตัวอย่าง 100 TR
Air Cooled
- Chiller 1,200,000 บาท
- ปั๊มน้ำ 150,000 บาท
- งานท่อ 200,000 บาท
รวม 1,550,000 บาท
Water Cooled
- Chiller 1,000,000 บาท
- Cooling Tower 300,000 บาท
- Condenser Pump 120,000 บาท
- Chilled Water Pump 150,000 บาท
- งานท่อ 300,000 บาท
รวม 1,870,000 บาท
ต่างกัน 320,000 บาท
แต่สามารถคืนทุนจากค่าไฟได้ภายใน ประมาณ 3-4 เดือน ในกรณีใช้งานต่อเนื่อง 24 ชั่วโมง
เปรียบเทียบพื้นที่ติดตั้ง
Air Cooled 100 TR
พื้นที่ประมาณ 25-40 ตารางเมตร
Water Cooled
100 TR ต้องใช้พื้นที่
- Chiller
- Cooling Tower
- ปั๊มน้ำ
รวม 50-80 ตารางเมตร
เปรียบเทียบการบำรุงรักษา
Air Cooled
ตรวจสอบ
- คอยล์คอนเดนเซอร์
- มอเตอร์พัดลม
- คอมเพรสเซอร์
ปีละ 2-4 ครั้ง
Water Cooled
ตรวจสอบ
- Cooling Tower
- Water Treatment
- Condenser Tube
- Scaling
- Water Pump
ทุกเดือน
การเลือกขนาด Chiller
สูตรคำนวณ
TR = (Q × Cp × ΔT)÷ 3024
ตัวอย่าง
น้ำ 150 L/min 30°C → 5°C
TR ประมาณ 75 TR
ดังนั้นโรงงานที่ต้องการลดอุณหภูมิน้ำจาก 30°C เหลือ 5°C ที่อัตราการไหล 150 L/min ควรเลือกชิลเลอร์ประมาณ 75-80 TR
ควรเลือก Air Cooled Chiller เมื่อใด
- โหลดไม่เกิน 200 TR
- ต้องการติดตั้งง่าย
- ไม่มีพื้นที่ติดตั้ง Cooling Tower
- ต้องการลดต้นทุนเริ่มต้น
- ระบบทำงานไม่ต่อเนื่อง
ควรเลือก Water Cooled Chiller เมื่อใด
- โหลดมากกว่า 200 TR
- โรงงานทำงาน 24 ชั่วโมง
- ต้องการประหยัดค่าไฟ
- มีพื้นที่ติดตั้ง Cooling Tower
- ต้องการ COP สูง
ตารางเปรียบเทียบ Air Cooled Chiller และ Water Cooled Chiller
| รายการ | Air Cooled Chiller | Water Cooled Chiller |
|---|---|---|
| วิธีระบายความร้อน | ใช้อากาศผ่านคอยล์คอนเดนเซอร์ | ใช้น้ำผ่านคอนเดนเซอร์และ Cooling Tower |
| ค่า COP โดยทั่วไป | 2.8 – 4.0 | 4.5 – 7.0 |
| ประสิทธิภาพพลังงาน | ปานกลาง | สูง |
| ค่าไฟฟ้าระยะยาว | สูงกว่า | ต่ำกว่า |
| ค่าใช้จ่ายเริ่มต้น | ต่ำกว่า | สูงกว่า |
| ค่าบำรุงรักษา | ต่ำ | ปานกลางถึงสูง |
| Cooling Tower | ไม่ต้องใช้ | ต้องใช้ |
| Condenser Pump | ไม่ต้องใช้ | ต้องใช้ |
| ระบบบำบัดน้ำ | ไม่ต้องใช้ | ต้องใช้ |
| พื้นที่ติดตั้ง | น้อย | มาก |
| อายุการใช้งาน | 10-15 ปี | 15-25 ปี |
| เหมาะกับโหลดความเย็น | 5-200 TR | 100-2,000+ TR |
| การทำงานต่อเนื่อง 24 ชั่วโมง | ดี | ดีมาก |
| ความเสี่ยงจากตะกรัน | ไม่มี | มี |
| ความเสี่ยงจากการกัดกร่อน | ต่ำ | ปานกลาง |
| การติดตั้ง | ง่าย | ซับซ้อนกว่า |
| ระยะเวลาติดตั้ง | 1-3 สัปดาห์ | 2-6 สัปดาห์ |
| เหมาะกับอาคารสำนักงาน | ดี | ดี |
| เหมาะกับโรงงานอุตสาหกรรม | ดี | ดีมาก |
| เหมาะกับ Data Center | ดี | ดีมาก |
| เหมาะกับโรงแรมขนาดใหญ่ | ปานกลาง | ดีมาก |
| เหมาะกับโรงพยาบาล | ดี | ดีมาก |
ตัวอย่างเปรียบเทียบค่าไฟจริง
กรณีโหลดความเย็น 100 TR
| รายการ | Air Cooled | Water Cooled |
|---|---|---|
| กำลังไฟฟ้า | 105 kW | 70 kW |
| ชั่วโมงทำงาน | 24 ชม./วัน | 24 ชม./วัน |
| พลังงานต่อเดือน | 75,600 kWh | 50,400 kWh |
| ค่าไฟ (4.2 บาท/kWh) | 317,520 บาท/เดือน | 211,680 บาท/เดือน |
| ส่วนต่างค่าไฟ | – | ประหยัด 105,840 บาท/เดือน |
เปรียบเทียบต้นทุนรวม 5 ปี
ตัวอย่างระบบ 100 TR
| รายการ | Air Cooled | Water Cooled |
|---|---|---|
| ค่าติดตั้งเริ่มต้น | 1.55 ล้านบาท | 1.87 ล้านบาท |
| ค่าไฟต่อปี | 3.81 ล้านบาท | 2.54 ล้านบาท |
| ค่าไฟ 5 ปี | 19.05 ล้านบาท | 12.70 ล้านบาท |
| ค่าใช้จ่ายรวม 5 ปี | 20.60 ล้านบาท | 14.57 ล้านบาท |
| ประหยัดได้ | – | 6.03 ล้านบาท |
จากตัวอย่างจะเห็นว่า แม้ Water Cooled Chiller จะมีค่าติดตั้งสูงกว่า แต่สามารถประหยัดค่าไฟได้มากกว่า 6 ล้านบาทภายใน 5 ปี สำหรับระบบขนาด 100 TR ที่ทำงานต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง
ตารางเปรียบเทียบสารทำความเย็นที่นิยมใช้ในชิลเลอร์
| รายการ | R134a | R407C | R410A | R513A |
|---|---|---|---|---|
| ประเภทสาร | HFC | HFC Blend | HFC Blend | HFO/HFC Blend |
| ODP | 0 | 0 | 0 | 0 |
| GWP | 1,430 | 1,774 | 2,088 | 631 |
| ประสิทธิภาพพลังงาน | สูง | ปานกลาง | สูง | สูง |
| แรงดันระบบ | ต่ำ | ปานกลาง | สูง | ต่ำ |
| ใช้กับ Chiller ขนาดใหญ่ | ดีมาก | ปานกลาง | น้อย | ดีมาก |
| ใช้กับ Air Cooled | ดี | ดี | ดีมาก | ดี |
| ใช้กับ Water Cooled | ดีมาก | ดี | ปานกลาง | ดีมาก |
| ผลกระทบสิ่งแวดล้อม | ปานกลาง | ปานกลาง | สูง | ต่ำ |
| แนวโน้มในอนาคต | ยังใช้แพร่หลาย | ลดลง | ลดลง | เพิ่มขึ้น |
| ราคา | ปานกลาง | ต่ำ | ต่ำ | สูง |
| ความนิยมในไทย | สูง | สูง | สูง | เริ่มเพิ่มขึ้น |
สรุปสารทำความเย็น
- R134a นิยมใน Water Cooled Chiller ขนาดกลางและใหญ่
- R407C นิยมใน Air Cooled Chiller ขนาดเล็กถึงกลาง
- R410A ใช้กับเครื่องปรับอากาศและ Air Cooled Chiller หลายรุ่น
- R513A เป็นสารทดแทน R134a ที่มีค่า GWP ต่ำกว่า เหมาะกับแนวทางลด Carbon Footprint
ตารางเลือกขนาดชิลเลอร์ตามขนาดโรงงาน
| ขนาดโรงงาน | พื้นที่โดยประมาณ | โหลดความเย็น | ขนาด Chiller ที่แนะนำ |
|---|---|---|---|
| โรงงานขนาดเล็ก | 500-1,000 ตร.ม. | 30-50 TR | 50 TR |
| โรงงานขนาดเล็ก-กลาง | 1,000-2,000 ตร.ม. | 60-100 TR | 100 TR |
| โรงงานขนาดกลาง | 2,000-5,000 ตร.ม. | 120-200 TR | 200 TR |
| โรงงานขนาดใหญ่ | 5,000-15,000 ตร.ม. | 250-500 TR | 500 TR |
| โรงงานขนาดใหญ่มาก | 15,000 ตร.ม. ขึ้นไป | 600-1,000+ TR | 1,000 TR |
ตัวอย่างอุตสาหกรรมและขนาดชิลเลอร์ที่เหมาะสม
| ประเภทอุตสาหกรรม | ขนาดชิลเลอร์ที่พบได้บ่อย |
|---|---|
| พลาสติก Injection | 20-200 TR |
| อาหารและเครื่องดื่ม | 50-500 TR |
| ห้องเย็น | 30-500 TR |
| โรงน้ำแข็ง | 100-1,000 TR |
| โรงงานยา | 50-500 TR |
| Data Center | 100-2,000 TR |
| โรงแรม | 50-500 TR |
| โรงพยาบาล | 100-800 TR |
| อุตสาหกรรมเคมี | 100-1,500 TR |
| อุตสาหกรรมยางรถยนต์ | 300-2,000 TR |
ตารางอัตราการไหลของน้ำเย็น (Chilled Water Flow Rate)
กรณีออกแบบมาตรฐาน 12/7°C (ΔT = 5°C)
| ขนาดชิลเลอร์ | อัตราการไหลน้ำเย็น |
|---|---|
| 50 TR | 150 L/min |
| 100 TR | 300 L/min |
| 200 TR | 600 L/min |
| 500 TR | 1,500 L/min |
| 1,000 TR | 3,000 L/min |
ตารางกำลังไฟฟ้าโดยประมาณ
| ขนาดชิลเลอร์ | Air Cooled | Water Cooled |
|---|---|---|
| 50 TR | 52 kW | 35 kW |
| 100 TR | 105 kW | 70 kW |
| 200 TR | 210 kW | 140 kW |
| 500 TR | 525 kW | 350 kW |
| 1,000 TR | 1,050 kW | 700 kW |
จากข้อมูลจะเห็นว่า Water Cooled Chiller สามารถลดการใช้พลังงานไฟฟ้าได้ประมาณ 25-40% เมื่อเทียบกับ Air Cooled Chiller ในขนาดเดียวกัน โดยเฉพาะระบบที่ทำงานต่อเนื่อง 24 ชั่วโมงต่อวัน
สรุป
หากมองเฉพาะค่าลงทุนเริ่มต้น Air Cooled Chiller จะมีความได้เปรียบเนื่องจากติดตั้งง่ายและใช้พื้นที่น้อย
แต่หากมองในระยะยาว Water Cooled Chiller จะมีประสิทธิภาพสูงกว่า ประหยัดพลังงานมากกว่า และเหมาะกับโรงงานอุตสาหกรรมที่ทำงานต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง
โดยทั่วไป
- ต่ำกว่า 150-200 TR → Air Cooled คุ้มกว่า
- มากกว่า 200 TR → Water Cooled คุ้มกว่า
KATO ให้บริการออกแบบ จำหน่าย และติดตั้งระบบ Air Cooled Chiller, Water Cooled Chiller, Cooling Tower, AHU, FCU และระบบน้ำเย็นอุตสาหกรรมครบวงจร
ดูสินค้า ชิลเลอร์ขนาดเล็กทั้งหมด https://kato.in.th/product-category/ชิลเลอร์ขนาดเล็ก/
ดูสินค้า ชิลเลอร์ทุกขนาด https://kato.in.th/product-category/ชิลเลอร์/
เว็บไซต์: www.kato.in.th

